مقاله تحلیلی: ۵ راه کاهش ترک‌ خوردگی بتن در سنین اولیه

کاهش ترک‌های اولیه در سازه‌های بتنی از این لحاظ اهمیت دارد که بر دوام، مقاومت و هزینه‌های نگه‌داری تأثیرگذار است. این ترک‌ها نه‌تنها زیبایی ساختمان را خدشه‌دار می‌کنند که باعث ناراحتی ساکنین هم می‌شوند.

 بنابراین باید اقدامات مناسب برای کاهش و حذف ترک‌های بتن در سنین اولیه انجام شود. استراتژی‌های کاهش از فاز طراحی شروع می‌شوند و تا مرحله ساخت‌وساز که شامل انتخاب مصالح، نسبت مصالح در طرح اختلاط، شرایط عمل‌آوری و شرایط محیطی می‌شود؛ ادامه می‌یابد.

چگونه ترک‌خوردگی بتن در سنین اولیه را کاهش دهیم؟

۱- فرآیند طراحی

در طول فرآیند طراحی باید محدودیت‌های المان‌های بتنی مختلف در نظر گرفته شوند. دلیل این است که این محدودیت‌ها جابجایی‌های ناشی از انبساط حرارتی و انقباض خود به خودی را محدود می‌کنند. این ترک‌ها معمولاً زمانی ایجاد می‌شوند که نسبت تنش به مقاومت به بیش از %۶۰ برسد.

محدودیت‌هایی که باید در فاز طراحی در نظر گرفت شامل کاور بتنی، عمق غیریکنواخت بتن و آرماتورها می‌شود. کاهش کاور بتنی احتمال ترک‌خوردگی را افزایش می‌دهد و به همین دلیل اهمیت آن بیشتر از اندازه آرماتورهاست.

ابعاد و هندسه المان‌ها به لحاظ گرادیان دما که یکی از دلایل ترک‌خوردگی بتن در سنین اولیه است، اهمیت دارد.

۲- انتخاب مصالح و پارامترهای طرح اختلاط

طرح اختلاط بتن معمولاً متشکل از سیمان،سنگ‌دانه، آب و افزودنی‌هاست. تأثیر هرکدام از مصالح به‌طور خلاصه در ادامه توضیح داده می‌شود.

۱-۲ سنگ‌دانه

اندازه، زبری و ضریب انبساط حرارتی سنگ‌دانه‌ها درشت از عواملی هستند که بر ترک‌خوردگی بتن در سنین اولیه تأثیرگذار هستند. هر چه اندازه سنگ‌دانه‌ها بزرگ‌تر باشد امکان حرکت بتن بیشتر است و به همین دلیل مقاومت کششی و مدول بتن تازه سخت شده کاهش می‌یابد. هر چه مقاومت کششی بتن کمتر باشد، بتن در برابر تنش‌های کششی کوچک‌تری دچار ترک‌خوردگی می‌شود.

سنگ‌دانه‌های اشباع احتمال ترک‌خوردگی را افزایش می‌دهند؛ بنابراین استفاده از سنگ‌دانه‌ها خشک و کوچک مقاومت بتن را افزایش می‌دهند. سنگ‌دانه‌های شکسته با سطح ناهموار هم باعث افزایش مقاومت کششی می‌شوند.

سنگ‌دانه‌هایی که ضریب انبساط حرارتی پایینی دارند، انبساط حرارتی بتن را کاهش می‌دهند. به‌طور مثال سنگ‌دانه‌های کوارتز به دلیل ضریب انبساط حرارتی بالا تنش‌های کششی تا %۵۰ بیشتر نسبت به سنگ‌آهک ایجاد می‌کنند؛ بنابراین احتمال ترک‌خوردگی در بتن تولیدشده با سنگ‌دانه‌های کوارتز بیشتر است.

۲-۲ انواع سیمان

نوع سیمان و مقدار آن به‌طور قابل‌توجهی بر گرمای تولیدشده در هیدراتاسیون اثرگذار است. برای کاهش احتمال ترک‌خوردگی می‌توان نوع و مقدار سیمان را تغییر داد. سیمان پرتلند که خیلی ریز نیست و خاصیت قلیایی کم و مقدار سولفات زیادی دارد، دمای ترک‌خوردگی را کاهش می‌دهد.

نسبت آب به سیمان ۰.۴ تا ۰.۷ مقدار انقباض ناشی از خشک شدن را کاهش می‌دهد. بااین‌حال اگر نسبت آب به سیمان بیشتر از ۰.۷ باشد مقاومت کششی بتن کاهش می‌یابد و درنتیجه احتمال ترک‌خوردگی زیاد می‌شود.

۳-۲ افزودنی‌ها

از افزودنی‌ها و مواد سیمانی مانند خاکستر بادی، سرباره، افزودنی‌های کاهنده آب، سیمان جبران‌کننده انقباض، افزودنی‌های خود مترکم و افزودنی‌های کاهنده انقباض می‌توان برای بهبود عملکرد بتن استفاده کرد.

بتن متشکل از %۵۰ سیمان پرتلند و %۲۰ خاکستر بادی و %۳۰ سرباره عملکرد بهتری به نسبت بتن تولیدشده با سیمان پرتلند معمولی دارد. افزودنی‌های کاهنده انقباض و خود متراکم با تأمین رطوبت کافی در عمل‌آوری، انقباض را کاهش می‌دهند. این مواد همچنین گرمای هیدراتاسیون و متعاقباً انقباض حرارتی بتن را کاهش می‌دهند.

گرمای هیدراتاسیون بر ترک‌خوردگی بتن در سنین اولیه و به‌طور خاص در سازه‌های بتنی عظیم تأثیرگذار است.

۳- فرآیند ساخت

گسترش ترک‌ها به‌شدت به دمای بتن تازه حساس است. زمانی که دمای بتن تازه کاهش یابد، مقاومت کششی بتن زیاد می‌شود. دلیل این است که پیوند ایجادشده در دمای پایین بین ژل هیدرات سیلیکات کلسیم قوی‌تر از پیوند ایجادشده در این ژل در دمای بالاست.

بتن‌ریزی باید به‌دقت برنامه‌ریزی شود زیرا ترتیب بتن ریز، قالب‌بندی، عایق‌کاری، خنک‌سازی و سازه‌های مجاور بر کاهش دمای بتن تأثیرگذار هستند و موجب اختلاف دما در بتن می‌شوند. همین باعث تنش‌های کششی و ترک‌خوردگی در سنین اولیه می‌شود.

 افزایش دمای عمل‌آوری در بتن با مقاومت بالا باعث افزایش انقباض خود به خودی و نهایتاً افزایش احتمال ترک‌خوردگی می‌شود. به‌منظور کاهش احتمال ترک‌خوردگی در بتن با مقاومت بالا باید حداکثر دمای عمل‌آوری ۲۰ درجه باشد.

۴- شرایط محیطی

دمای محیط، دمای اولیه، رطوبت، باد و تابش خورشید از عوامل تأثیرگذار بر تبخیر آب هستند. هر چه هوای اطراف خشک‌تر باشد، دمای اولیه بتن افزایش می‌یابد و درنتیجه گرمای هیدراتاسیون افزایش می‌یابد. این فرایند کسب مقاومت بتن را مختل می‌کند و به همین دلیل احتمال ترک‌خوردگی در سنین اولیه افزایش می‌یابد. باردگی در روزهای اولیه نسبت آب به سیمان را افزایش و مقاومت را کاهش می‌دهد که درنتیجه احتمال ترک‌خوردگی زیاد می‌شود.

۵- شرایط بارگذاری خارجی

حرکت وسایل نقلیه سنگین موجب افزایش اسلامپ بتن می‌شود. ازاین‌رو باید از رفت‌وآمد این وسایل در روزهای اولیه بعد از بتن‌ریزی جلوگیری به عمل آید.

منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۱۰۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.

 دریافت فایل مقاله: 5_ways_to_mitigate_early-age_cracking_in_concrete_structures.pdf